磁共振成像在早期急性腸缺血的研究進(jìn)展

陳夢(mèng)莎 ，韓慧婷，王鑫雨，巴成慧，姜興岳

急性腸系膜缺血(acute mesenteric ischemia，AMI)是指由于腸道血流灌注不足而導(dǎo)致腸道結(jié)構(gòu)破壞和功能障礙，最終發(fā)生缺氧壞死的急腹癥。AMI的死亡率高達(dá)50%，由于急性腸缺血發(fā)病缺乏特異性，早期診斷困難是其高死亡率的重要原因[1]。有關(guān)文獻(xiàn)表明，AMI中、早期診斷治療，死亡率可降低到30%，若超過(guò)6小時(shí)死亡率將呈指數(shù)增長(zhǎng)，動(dòng)脈栓塞和血栓是AMI中常見(jiàn)的原因，可達(dá)70%左右[2]。腸系膜缺血疾病可能是閉塞性的，也可能是非閉塞性的。閉塞性腸系膜缺血是由于腸系膜血供突然中斷所造成的急腹癥，此類疾病常常伴有劇烈腹痛。非閉塞性腸系膜血管缺血是指無(wú)血栓栓塞的腸系膜缺血，其發(fā)病因素較多包括心力衰竭、腸系膜動(dòng)脈狹窄、主動(dòng)脈功能不全、房顫、外科手術(shù)等，由于此病臨床表現(xiàn)不典型，診斷困難，且合并其他全身嚴(yán)重疾病，所以死亡率極高[3]。

目前已有多種影像檢查手段用于腸系膜缺血的診斷，超聲檢查安全、無(wú)電離輻射，可用于急性腸缺血的評(píng)估，但其檢查結(jié)果受操作者經(jīng)驗(yàn)的影響。當(dāng)腸管內(nèi)的氣體較多時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的聲阻抗，對(duì)檢查腸系膜缺血有較大干擾[4]。CT具有掃描速度快的特點(diǎn)，對(duì)于急性腸缺血的檢查有高度的特異度和敏感度，是現(xiàn)在用于腸系膜缺血最常用的檢查手段。CT血管造影可以進(jìn)行腸系膜血管成像，對(duì)于腸系膜近端血管的狹窄以及血栓的位置可以清晰顯示，甚至對(duì)腸系膜遠(yuǎn)端細(xì)小分支血管也可以進(jìn)行有效評(píng)估[5]。但CT的軟組織分辨率不足，對(duì)于缺血腸壁的顯示受限。數(shù)字減影血管造影能顯示血管狹窄的形態(tài)、非閉塞性腸缺血的血管痙攣以及血栓位置，但不能評(píng)價(jià)缺血的程度，且DSA是一種有創(chuàng)的檢查手段，會(huì)對(duì)嚴(yán)重腸缺血患者產(chǎn)生一定的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)造成手術(shù)治療的延誤[6]。近年來(lái)磁共振技術(shù)快速發(fā)展，它所具有的高軟組織分辨率以及多參數(shù)多序列成像的特點(diǎn)為早期腸系膜缺血的診斷帶來(lái)了新的檢查手段，能夠更加準(zhǔn)確的對(duì)缺血的嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估[7]。

高場(chǎng)強(qiáng)磁共振結(jié)合了高軟組織分辨率與高空間分辨率的特點(diǎn)，能夠在不使用對(duì)比劑的情況下清晰顯示腸壁各層結(jié)構(gòu)。目前，臨床上常用的高場(chǎng)強(qiáng)3.0 T磁共振應(yīng)用于腸缺血的研究，可以清晰的顯示腸壁的四層結(jié)構(gòu)。通過(guò)構(gòu)建比格犬腸系膜動(dòng)脈缺血模型，用3.0 T磁共振可以顯示出缺血1 h時(shí)的腸道黏膜層信號(hào)增高，隨著缺血時(shí)間的增加，逐漸累及黏膜下層和肌層，這對(duì)于磁共振評(píng)估缺血的嚴(yán)重程度至關(guān)重要[8]。T2WI脂肪抑制序列被證明是用于急性腸缺血成像最優(yōu)化的序列，可以顯示腸系膜靜脈缺血30 min后的腸壁信號(hào)變化，7.0 T超高場(chǎng)強(qiáng)磁共振在一些動(dòng)物研究中甚至可以最早顯示出缺血15 min的影像變化[9,10]。磁共振成像對(duì)于腸缺血的研究證明高場(chǎng)強(qiáng)磁共振可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于腸道的解剖成像，達(dá)到早期診斷的目的，并且可以評(píng)估缺血的程度。各種磁共振新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，對(duì)于腸壁和腸系膜血管成像可以提供比常規(guī)解剖圖像更多的影像信息，更有利于早期診斷。

1 彌散加權(quán)成像的應(yīng)用

目前彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成熟并應(yīng)用于腹部磁共振的檢查，通過(guò)表觀彌散系數(shù)可以對(duì)圖像進(jìn)行定量分析[11]。b值表示水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的敏感程度，高b值DWI對(duì)于水分子擴(kuò)散十分敏感，但圖像信噪比會(huì)有所降低，因此選用合適的b值進(jìn)行成像是十分重要的。有關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明1.5 T磁共振檢測(cè)腸缺血最佳b值為800 s/mm2，此種情況下的ADC值與缺血腸壁厚度相關(guān)性較強(qiáng)，可以更為準(zhǔn)確地反映腸壁厚度的變化[12]。絞窄性腸梗阻是一種危險(xiǎn)性極高的缺血性腸病，早期診斷與手術(shù)治療是關(guān)鍵，由于缺血腸袢的存在可降低血流灌注效應(yīng)，彌補(bǔ)了低b值DWI對(duì)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)不敏感的缺點(diǎn)。低b值可用于區(qū)分絞窄性腸梗阻和非絞窄性腸梗阻，絞窄部位腸壁呈明顯的高信號(hào)，而未發(fā)生絞窄的腸壁呈明顯低信號(hào)，且低b值DWI信噪比較高，可以顯示腸壁的變化，有助于疾病的鑒別診斷[13]。應(yīng)用并行采集技術(shù)聯(lián)合DWI掃描可加快采集速度，缺血30 min后，DWI圖像中明顯呈高信號(hào)，ADC圖像中呈明顯低信號(hào)，可用DWI技術(shù)評(píng)估缺血區(qū)域[14,15]。隨著影像技術(shù)的發(fā)展，基于體素內(nèi)不相關(guān)運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion，IVIM)的DWI成像能夠通過(guò)定量參數(shù)評(píng)估腸道疾病以及由于腸系膜缺血所造成的肝損傷，聯(lián)合磁共振增強(qiáng)成像可作為評(píng)估彌散、灌注以及血流微循環(huán)變化的無(wú)創(chuàng)檢查方式[16,17]。

2 磁共振對(duì)比劑增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)比劑的應(yīng)用有助于疾病的診斷與鑒別，目前應(yīng)用于臨床最常見(jiàn)的對(duì)比劑為釓順磁性對(duì)比劑。Mi等[18]用釓噴酸葡甲胺作為MRI對(duì)比劑注入腸缺血?jiǎng)游矬w內(nèi)，可觀察到腸壁靶樣交替增強(qiáng)，黏膜下層明顯強(qiáng)化，這與黏膜下層具有豐富的血管叢有關(guān)，10 min延遲增強(qiáng)可以區(qū)分急性腸缺血和亞急性腸缺血。有關(guān)研究用低劑量錳離子對(duì)比劑做兔模型AMI的增強(qiáng)掃描，采用T1 mapping掃描序列，可清晰地觀察到缺血腸段T1弛豫時(shí)間明顯高于正常腸壁，這種磁共振定量技術(shù)通過(guò)檢測(cè)對(duì)比劑注射后組織T1弛豫時(shí)間的變化鑒別急性閉塞性缺血腸壁和正常腸壁[19]。磁共振對(duì)比增強(qiáng)成像在評(píng)估腸壁灌注方面具有優(yōu)勢(shì)，并且可以清晰顯示腸系膜的結(jié)構(gòu)，3D-FLASH T1WI序列是用于小腸對(duì)比增強(qiáng)的優(yōu)化序列，具有良好的組織對(duì)比和解剖細(xì)節(jié)的顯示[20]。

3 分子影像技術(shù)的應(yīng)用

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，分子對(duì)比劑被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。目前有多種分子對(duì)比劑用于腸道檢查的研究，磁性納米粒子是近年來(lái)發(fā)展迅速的一類探針，具有較高的弛豫度和較強(qiáng)的局部磁場(chǎng)效應(yīng)，已有研究證明超微超順磁性氧化鐵顆粒(ultra-small superparamagnetic iron oxide particles，USPIO)用于腹部檢查具有良好的生物相容性，在T1WI像上可作為陽(yáng)性對(duì)比劑，T2WI像上可作為陰性對(duì)比劑[21]。但使用USPIO作為腸道對(duì)比劑時(shí)，需注意對(duì)比劑的濃度，濃度過(guò)高時(shí)會(huì)對(duì)信號(hào)造成扭曲，影響圖像診斷[22]。應(yīng)用分子探針還可以實(shí)現(xiàn)診療一體化，磁性氧化鐵顆粒標(biāo)記脂肪干細(xì)胞(adipose-derived stem cells，ADSCs)可用于缺血性疾病的成像與治療，普魯士藍(lán)染色和免疫熒光顯示綠色熒光蛋白脂肪干細(xì)胞在缺血部位聚集，并且ADSCs有助于新生血管的生成，可有效治療由于缺血所造成的腸道疾病[23,24]。由于目前大多數(shù)對(duì)比劑都是靜脈注射，相對(duì)于口服副作用大，Darwesh等[25]研究了一種用于腸道的特異性口服型對(duì)比劑，安全性更高，應(yīng)用同軸電紡絲技術(shù)制備納米纖維，以丙烯酸樹脂S100(Eudragit S100，ES 100)為殼層，ES 100在酸性胃液中溶解度很低，但在PH=7.4的腸道中可以在幾分鐘內(nèi)迅速溶解，從而釋放包裹的藥物，增大對(duì)比劑在缺血性小腸或者大腸的顯像性能以及藥物治療作用。

4 磁共振血流定量成像技術(shù)的應(yīng)用

血流動(dòng)力學(xué)的綜合評(píng)估對(duì)于急性腸缺血的診斷至關(guān)重要，目前常用的磁共振相位對(duì)比電影成像(cine 2D phase-contrast imaging，2D-PC MRI)提供了精確的血流峰速測(cè)量手段，可以對(duì)餐后血流量進(jìn)行定量分析，從而評(píng)估腸缺血的嚴(yán)重程度[26]。但峰速的準(zhǔn)確測(cè)量依賴于測(cè)量平面的最優(yōu)定位，測(cè)量平面選擇不當(dāng)則對(duì)流速測(cè)量產(chǎn)生一定的誤差影響。

4D血流成像(4D-Flow MRI)可實(shí)現(xiàn)血流動(dòng)力學(xué)的可視化和量化，用于評(píng)估血流方向、速度，從而確定臨床上腸系膜血管狹窄的嚴(yán)重程度，有助于指導(dǎo)血管再通[27]。通過(guò)4D-Flow血流線的顯示可以提供最優(yōu)的定位平面，選取腸系膜上動(dòng)脈遠(yuǎn)端血管，結(jié)合2D-PC MRI成像能夠大大改善圖像質(zhì)量[28]。腹部成像中，患者的呼吸配合對(duì)于圖像質(zhì)量以及檢查時(shí)間十分重要，有關(guān)研究應(yīng)用螺旋采樣結(jié)合壓縮感知技術(shù)大大減少了成像時(shí)間，可以在單次屏氣下全面評(píng)估腹部血管血流，并且能得到與傳統(tǒng)笛卡爾采集成像相一致的定量圖像，從而改善了屏氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所帶來(lái)的問(wèn)題[29]。目前4D-Flow MRI在臨床中通常應(yīng)用于慢性腸缺血進(jìn)餐前后血流成像，在腸系膜缺血患者中進(jìn)餐后腸系膜血流無(wú)明顯變化，側(cè)支循環(huán)血管的血流量以及流速卻明顯增加[30]。4D血流技術(shù)可提供各種流體動(dòng)力學(xué)生物標(biāo)志物，其中重要的一項(xiàng)就是壁剪應(yīng)力，它是反映血流改變的重要指標(biāo)，腸系膜動(dòng)脈狹窄的患者的血管壁剪應(yīng)力高于正常人，且隨著狹窄程度不斷增加[31]。

與2D-PC MRI相比，4D-Flow MRI具有更大的臨床應(yīng)用潛力，它不僅是對(duì)于單層圖像成像，還可以對(duì)整個(gè)腹部血管進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，但目前4D-Flow MRI掃描時(shí)間過(guò)長(zhǎng)一定程度上限制了其臨床應(yīng)用。

5 磁共振血氧定量成像的應(yīng)用

腸缺血中血流灌注降低，每單位血容量的氧耗量增加以滿足代謝需要，因此靜脈回流中的血氧飽和度下降，磁共振血氧定量法(magnetic resonance oximetry，MRO)可以檢測(cè)腸系膜上靜脈血液中的血氧飽和度用來(lái)診斷腸缺血。已有研究證明T2值與血氧飽和度相關(guān)，血液的T2值越低，血氧飽和度越小，越傾向于腸缺血，若SMV血液中的T2值明顯低于下腔靜脈則可考慮急性腸缺血[7,32]。MRO成像一般采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)序列，它是測(cè)量橫向弛豫時(shí)間T2值的標(biāo)準(zhǔn)序列，也有文獻(xiàn)報(bào)道應(yīng)用擾相位梯度多回波序列能夠更加快速地實(shí)現(xiàn)MRO成像，用于缺血性疾病的診斷[33]。由于傳統(tǒng)的磁共振血氧定量成像需要復(fù)雜的體外校準(zhǔn)過(guò)程，限制了MRO的普遍應(yīng)用，近年來(lái)有大量研究不斷改進(jìn)CPMG序列用于心臟血氧的定量測(cè)量，利用不同間隔脈沖回波測(cè)量多個(gè)T2值，獲得多幅T2 map，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，從而估計(jì)出未知參數(shù)，無(wú)需體外校準(zhǔn)，就能夠得到全面準(zhǔn)確的血氧飽和度檢測(cè)結(jié)果，改進(jìn)后的MRO技術(shù)同時(shí)也為更加準(zhǔn)確地檢測(cè)腸缺血的血氧變化提供了可能性[34,35]。通過(guò)磁共振血氧定量成像可以有效地減少有創(chuàng)檢查的持續(xù)時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)，是一種可替代有創(chuàng)導(dǎo)管檢查的新型檢查技術(shù)，MRO聯(lián)合4D-Flow MRI能夠更加全面地實(shí)現(xiàn)磁共振腹部疾病的定量成像。

6 小結(jié)

急性腸缺血的發(fā)病原因眾多，由于腸道特殊的解剖位置以及腸道氣體的存在，影像檢查相對(duì)困難，往往導(dǎo)致延誤診斷和治療。而磁共振高軟組織分辨力的優(yōu)點(diǎn)為腸壁各層結(jié)構(gòu)的顯像提供了有力的檢查手段，彌補(bǔ)了其他檢查方法的不足。高場(chǎng)強(qiáng)磁共振具有更高的分辨率，可以顯示腸壁早期的病變，實(shí)現(xiàn)早期診斷。磁共振增強(qiáng)相比于CT增強(qiáng)更加安全，各種對(duì)比劑的研發(fā)不僅實(shí)現(xiàn)了胃腸道特異性顯像還能進(jìn)行診療一體化，實(shí)現(xiàn)多功能成像。各種磁共振新新技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，能夠更加全面、準(zhǔn)確地顯示病變，有利于急性腸缺血的早期診斷。定量功能成像結(jié)合血管成像技術(shù)提供了更多的檢查信息，比傳統(tǒng)的成像方法更具優(yōu)越性、時(shí)效性。但磁共振成像相比于其他影像檢查手段成像時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不適合于一些病情嚴(yán)重難以配合的患者，且由于胃腸道蠕動(dòng)所造成的偽影也是影響圖像診斷的重要因素，因此良好的腸道準(zhǔn)備是保證圖像質(zhì)量的關(guān)鍵。相信隨著磁共振影像技術(shù)的不斷發(fā)展，成像速度不斷加快，將為腹部磁共振檢查提供更多的影像信息。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無(wú)利益沖突。